玉米根系形态对土壤cd 和芘复合污染的响应

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1、许超等：玉米根系形态对土壤Cd和芘复合污染的响应775玉米根系形态对土壤Cd和芘复合污染的响应许超1，夏北成1，冯涓2，林小方11.中山大学环境科学与工程学院，广东广州510275；2.华南农业大学经济管理学院，广东广州510642摘要：植物根系在逆境胁迫下通过改变其形态及分布来适应不利的生长环境，根系的形态变化是植物适应外界环境（特别是土壤环境）的一个重要机制。采用盆栽模拟试验探讨了Cd＋芘复合污染对两种基因型玉米（ZeamaysL.）（白玉米和黑玉米）根系形态学参数（根长、根表面积、根体积、根平均直径及不同根直

2、径等级分布）的定量化影响。与对照未污染相比，Cd＋芘复合污染显著降低了白玉米和黑玉米茎叶和根的生物量，特别是根的生物量。Cd＋芘复合污染对白玉米生物量的抑制要比对黑玉米要灵敏。与未污染相比，Cd＋芘复合污染下白玉米和黑玉米的根长稍有增长，根表面积、根平均直径和根体积减小，但两处理间差异不显著。白玉米和黑玉米每一级根直径的根长在Cd＋芘复合污染和未污染处理间没有显著差异。白玉米和黑玉米>0.60mm的根的根表面积在Cd＋芘复合污染下显著降低。此研究结果为重金属-多环芳烃复合污染土壤植物毒理效应和植物修复技术的进一步研

3、究奠定基础。关键词：Cd；芘；玉米；复合污染；根系形态中图分类号：X171.5文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）03-0771-04许超等：玉米根系形态对土壤Cd和芘复合污染的响应775多环芳烃和重金属是大多数污染土壤中存在的具有毒性、非常普遍的两类典型污染物，往往同时或先后进入土壤环境形成复合污染[1-4]。近年来对多环芳烃和重金属在土壤环境中的复合效应已经受到高度关注。多环芳烃主要来自化石燃料的不完全燃烧，并通过大气沉降进入土壤，污染土壤环境[5]。据估计，90%以上的多环芳烃在土壤表面残留

4、[6]。因多环芳烃和重金属来源相同，它们在土壤环境中常常同时被检测到，特别是工业发达地区[7-9]。近年来，研究主要探讨了多环芳烃和重金属对土壤酶（蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、磷酸酶等）活性的复合效应[10-15]和植物对复合污染的修复[16-19]。一些研究表明多环芳烃和重金属对植物也存在协同复合效应。多环芳烃和重金属污染土壤对苗期（移栽后15d）的向日葵(HelianthusannusL.)、大豆(PhaseolusvulgarisL.)、燕麦(AvenasativaL.)、小麦(TriticumvulgreVill

5、)和玉米（ZeamaysL.）等植物有显著的毒害效应，但是对成熟期的植物影响不显著。这种毒害效应多环芳烃和重金属的复合作用比其单独作用要强烈很多[12]。根系是植物吸收养分和水分的主要器官，也是最先感受土壤生物逆境胁迫的重要部位，植物在逆境胁迫条件下往往通过改变其根系形态及分布来适应不利的生长环境，根系的形态变化是植物适应外界环境（特别是土壤环境）的一个重要机制[20,21]。然而，此方面的研究非常少。因此，开展多环芳烃和重金属复合污染土壤对植物根系生长前期的影响研究对进一步的开展重金属-多环芳烃复合污染植物毒理效

6、应和植物修复技术的研究有着非常重要的意义。本文以重金属Cd和多环芳烃芘为对象，研究了重金属和多环芳烃对两种基因型玉米生长前期根系形态的影响。1材料与方法1.1试验材料供试药品芘（Pyrene，纯度>98%），为Aldrich公司产品。供试植物为玉米（ZeamaysL.）。供试土壤为砂壤土，砂粒、粉粒和粘粒含量分别为76.3%、8.75%和15.0%，采自广东省广州市神山镇水稻地的表层（0-20cm），土壤风干后过2mm筛，保存备用。土壤基本特性为：pH4.63、有机质17.38g·kg-1、全氮1.07g·kg-1

7、、有效磷137.7mg·kg-1、有效钾80.5mg·kg-1、Cd0.17mg·kg-1,未检测到芘。1.2试验设计取少量土壤均匀加入芘的丙酮溶液，待丙酮挥发后，加入CdCl2溶液，并用未污染土不断稀释，多次搅拌、混匀，制得Cd25mg·kg-1、芘750mg·kg-1的复合污染土样，以加入相同量不含芘的丙酮溶液的未污染土壤作为对照土样。为确保土样的均匀，再过一次2mm筛。分别称取300g土样于内径8.4cm、高9.5cm杯中，每杯土壤施120mgN、40mgP和100mgK，60%的田间持水量下平衡20d使用。

8、购自广州市农业科学研究所的玉米种子浸种后，于滤纸上30℃恒温培养箱中催芽24h，选取饱满、大小均匀一致的玉米种子在土样平衡20d后播于杯中，每杯1颗。播种日记作0d，在22℃许超等：玉米根系形态对土壤Cd和芘复合污染的响应775玻璃温室中进行为期30d的盆栽试验。土壤水分通过每2d称质量维持在田间持水量的60%，每2d随机交换杯在温室中的位置。两种基因型玉米